Собачье дело: Сферическое животное в вакууме
Наверняка тысячи собаководов по всему миру провели множество бессонных ночей, мучительно размышляя над вопросом — с какой же частотой вертит их питомец всем телом, вытряхивая из шерсти воду? Теперь все могут спать спокойно — исследователи дали ответ.
Эпохальная работа проведена американским ученым Эндрю Дикерсоном (Andrew Dickerson) и его коллегами. Можно сказать, она открывает целую новую область науки, гидродинамику трясущейся шерсти.
Для этого исследователи обливали водой собак и самым тщательным образом записывали на видеокамеру процесс их отряхивания от влаги. Замедленное воспроизведение позволило установить частоту колебаний кожи в ходе этого процесса — к примеру, для лабрадора-ретривера эта цифра составила 4,3 Гц.
На основе полученных данных ученые составили математическую модель. Они учли, что вода удерживается на собаке за счет смачивания водой шерсти, а когда собака отряхивается, появляется центробежная сила, которая и отрывает капли влаги. Так что получается, что центробежная сила должна быть сильнее смачивания.
Эти выкладки привели к интересным выводам. Если взять животное с радиусом R, то значение частоты вращения его тела при отряхивании должно составлять более квадратного корня R (R0,5). Соответственно, чем мельче особь — тем активнее приходится ему отряхиваться.
Но ученые не остановились на создании хорошей теоретической модели. На следующем этапе они решили проверить, как все это воплощается в реальной природе и рассмотрели, как отряхиваются другие животные разных размеров. Использовался тот же хорошо зарекомендовавший себя «метод видеокамеры». Оказалось, что мышь, в среднем, отряхивается с частотой 27 Гц, а кошка — 6 Гц, медведь — 4 Гц. «С увеличением размеров частота отряхивания асимптотически приближается к 4 Гц», — заявляют авторы в статье.
Интересно, что эти измерения не совсем совпали с теоретическим расчетом — вместо R0,5 получилась цифра в R0,75. Ученые сомневаются — не упустили ли они какой-нибудь важный фактор, влияющий на цифры? Наверное, дело в том, что модель не учитывает длину самой шерсти, что делает условный радиус условного животного больше.
Словом, достойная заявка на Шнобелевскую премию — кстати, о ее лауреатах нынешнего года можно прочесть в статье «Веселая наука — 2010».
По сообщению physics arXiv blog